[发明专利]一种钻锚机器人与掘进机会车防碰撞方法及系统

权利要求书

1.一种钻锚机器人与掘进机会车防碰撞方法，其特征在于，通过在钻锚机器人机身内外两侧安装的多个超声波传感器实时检测其与掘进机以及巷道的距离关系，实现碰撞检测与预警；同时根据掘进机与其他物体宽度不同，剔除因工作人员以及其他因素引起无效报警信息。

2.如权利要求1所述的一种钻锚机器人与掘进机会车防碰撞方法，其特征在于，利用钻锚器机器人外壁左右两侧多个外壁超声波传感器，实时检测钻锚机器人机身各个位置与煤壁的距离，并利用钻锚机器人内壁的多个内壁超声波传感器实时检测钻锚器机器人与掘进机的距离关系，实现钻锚机器人与掘进机会车的过程中防碰撞预警，同时根据掘进机与其他物体宽度不同，剔除因工作人员以及其他因素引起无效报警信息。

3.如权利要求1所述的一种钻锚机器人与掘进机会车防碰撞方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在钻锚机器人机身上布置多个点位并行的超声波传感器，其中，钻锚机器人两侧外壁安装有外壁超声波传感器，传感器以机器人机身中心轴线为基准呈左右分布，外壁两侧传感器安装位置相同；钻锚机器人内壁两侧安装有内壁超声波传感器，左右两侧传感器安装位置相同；

S2、利用钻锚器机器人外壁左右两侧多个外壁超声波传感器，实时检测钻锚机器人机身各个位置与煤壁的距离，当达到报警门限时，声光报警器报警，具体的：

S201、利用RS458通信模块将传感器检测的信息传入多传感器融合信息处理器，进行信息处理，采用渡越时间(TOF)算法测算钻锚机器人与煤壁之间的距离d_m：

式中，c为超声波的传输速度，τ为超声波从发射到接收的时间，即超声渡越时间；采用互相关时延估计法计算超声波渡越时间，在同一个超声测距系统中，回波信号与发射信号的频率和周期均保持不变，因此对2种信号做互相关运算，互相关函数为：

式中，T为信号周期；t为时间；f(t)为发射信号，g(t+T)为回波信号；

S202、判断传感器检测的距离信息d_m是否达到所设定的门限值，若超过门值，声光报警器报警，提醒司机调整钻锚机器人的位姿；

S3、利用钻锚机器人内壁的多个超声波传感器实时检测钻锚器机器人与掘进机的距离关系，实现钻锚机器人与掘进机会车过程防碰撞预警，同时根据掘进机与其他物体宽度不同，剔除因工作人员以及其他因素引起无效报警信息，具体的：

S301、利用RS458通信模块将钻锚机器人内壁两侧的传感器检测的信息传入多传感器融合信息处理器，进行信息处理，检测掘进机的宽度信息；

钻锚机器人内壁两侧的内壁超声波传感器两两正对，且上下齐平，在同一水平面上的两个超声波传感器构成一组宽度采集模块，将信息采集模块按S形分布依次记为I，II，...，分别采集宽度数据，假设钻锚机器人内壁的宽度为h，当掘进机或者其他物体从钻锚机器人内部通过时，其左右两侧传感器利用渡越时间算法检测距离信息；

式中，d_l为左侧超声波传感器检测的距离信息，d_r为右侧超声波传感器检测的距离信息，T_dl为左侧超声波传感器收到回波的时间，T_dr为右侧超声波传感器收到回波的时间；

当h-(d_l+d_r)超过一定阈值时，就认为有物体或者掘进机通过，并计算出其宽度L为：

L＝h-(d_l+d_r)

S302、利用D-S证据理论融合多个超声波传感器采集的宽度信息，具体的：

系统中超声波传感器的采样周期为0.2S，采集次数为6次，当掘进机从钻锚机器人内部通过时，其内侧的超声检测模块并行工作，以钻锚机器人最前端的检测模块I与II为例，其余三组宽度信息融合原理与I组和II组相同，首先得到超声检测模块6次采样数据的均值A_I，AII，分别为：

式中，i，j为采样次数，L_Ii，L_IIj分别为I组和II组传感器采集的宽度信息；

根据以往大量试验数据的基础上，确定出I组和II组超声检测模块的可信度概率分配值分别为m_I和m_H，得到两组宽度采集模块的融合结果L_w为：

L_w＝A_Im_I+A_IIm_II

S303、根据掘进机与其他物体的宽度不同，剔除无效报警信息；

由于掘进机的宽度与其他物体的宽度不同，若融合后的宽度信息L_w在掘进机机声宽度和铲板宽度之间则保留，并判断钻锚机器人两侧传感器检测的距离d是否达到门限值，若达到门限值，利用声光报警器报警，提醒司机调整其位姿，否则继续行驶，对于超出合理范围的离群值，则直接舍弃。

4.一种钻锚机器人与掘进机会车防碰撞系统，其特征在于：采用如权利要求1-3任一项所述的方法实现钻锚机器人与掘进机会车的防碰撞。